Materiais Avançados

Óxidos desconhecidos viram super heróis da eletrônica

Super heróis da eletrônica são ferromagnéticos e ferroelétricos
O titanato se estica naturalmente para se acomodar sobre o escandato em razão de sua tendência de se alinhar com o arranjo dos átomos do material de baixo.[Imagem: Lee et al./Nature]

O que você prefere: titanato de európio ou escandato de disprósio?

Se tiver que escolher, é melhor ficar com os dois.

Esses dois óxidos de nome esdrúxulo aparentemente não têm ninguém a quem culpar pelo fato de serem ilustres desconhecidos a não ser a sua própria natural sem-graceza.

Mas parece que, a exemplo dos contos de fadas, no reino dos novos materiais, sapos também costumam se transformar em príncipes.

Ferroelétrico e ferromagnético

Um grupo de cientistas descobriu que um pequeno trato pode transformar esses dois "sapos" em verdadeiros super heróis, prontos para superar qualquer rival no campo da eletrônica.

Darrell Schlom e seus colegas descobriram que filmes finos de titanato de európio (EuTiO3) se tornam ferroelétricos e ferromagnéticos quando esticados sobre uma superfície de escandato de disprósio (DyScO3).

Os superpoderes da dupla superam as propriedades dos materiais simultaneamente ferroelétricos e ferromagnéticos já conhecidos por um fator de 1.000.

A ferroeletricidade (uma polarização elétrica) e o ferromagnetismo (um campo magnético permanente) simultâneos é algo muito raro na natureza e muito cobiçado pelos visionários da eletrônica.

Um material com essa combinação mágica pode se tornar a base para a fabricação de memórias magnéticas altamente sensíveis, sensores magnéticos e dispositivos de micro-ondas totalmente ajustáveis.

Esses Batman e Robin dos óxidos também não podem dizer que não fizeram sucesso até hoje devido ao seu nome: o primeiro material simultaneamente ferroelétrico e ferromagnético foi descoberto em 1966, e atende pela gloriosa alcunha de boraceto de níquel.

Desde os dias de glória do boraceto, contudo, os cientistas conseguiram descobrir poucos super heróis com os mesmos poderes.

Dupla dinâmica

Para fabricar sua dupla dinâmica, os cientistas esticaram uma camada ultrafina de titanato de európio e a colocaram sobre o escandato de disprósio.

O titanato se estica naturalmente para se acomodar sobre o escandato em razão de sua tendência de se alinhar com o arranjo dos átomos do material de baixo.

Esta nova abordagem gera materiais muito finos, o que poderá transformá-los nas estrelas de uma nova geração de dispositivos de armazenamento eletrônico que consumirão muito pouco e que não perderão os dados quando a energia for desligada.

Mas os dispositivos atuais, com sua mania de transformar energia em calor, poderão dormir tranquilos por um bom tempo. Os testes foram feitos em temperaturas extremamente baixas, ao redor de 4 Kelvin.

Agora os cientistas estão analisando as implicações teóricas dos resultados dos seus experimentos, em busca de novos candidatos ou novos arranjos que possam funcionar em temperaturas mais amenas.

Em 2009, a equipe do Dr. Schlom demonstrou que o silício pode se tornar ferroelétrico.

Bibliografia:

A strong ferroelectric ferromagnet created by means of spin-lattice coupling
June Hyuk Lee, Lei Fang, Eftihia Vlahos, Xianglin Ke, Young Woo Jung, Lena Fitting Kourkoutis, Jong-Woo Kim, Philip J. Ryan, Tassilo Heeg, Martin Roeckerath, Veronica Goian, Margitta Bernhagen, Reinhard Uecker, P. Chris Hammel, Karin M. Rabe, Stanislav Kamba, Jürgen Schubert, John W. Freeland, David A. Muller, Craig J. Fennie, Peter Schiffer, Venkatraman Gopalan, Ezekiel Johnston-Halperin, Darrell G. Schlom
Nature Physics
Vol.: 466, 954-958
DOI: 10.1038/nature09331




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